(57)【要約】【課題】操縦安定性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能を向上させる。【解決手段】玉１４、１４を設置した空間の両端開口のうち、内端開口をキャップ１７ａにより塞ぐ。又、外端開口を、３本のシールリップを備えたシールリング１６ｃにより塞ぐ。予圧に基づいて変化する転がり抵抗を０．１２〜０．２３Ｎ・ｍの範囲に規制すると共に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、このシールリング１６ｃの回転抵抗を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲内に規制する。【選択図】  図３
2005299684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられた複数個の玉と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とのうちの外径側に位置する軌道輪の軸方向一端開口部の全体を塞ぐシールリング以外の密封部材と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間を、上記密封部材と軸方向反対側で塞ぐシールリングとを備え、このシールリングは、それぞれが弾性材製である２〜３本のシールリップを有するものである車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が０．４９〜２．９４ｋＮであり、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルクが０．１２〜０．２３Ｎ・ｍであり、同じく上記アキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数が０．０９以上であり、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルクが０．０３〜０．２Ｎ・ｍである事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【請求項２】
静止側軌道輪と回転側軌道輪とのうちの径方向内方に位置する一方の軌道輪は、外周面の軸方向中間部に直接形成された静止側軌道面又は回転側軌道面である第一の内輪軌道と、外周面の軸方向一端部に形成された小径段部と、この小径段部に外嵌固定した内輪とを備えたものであり、この内輪は、外周面に上記静止側軌道面又は回転側軌道面である第二の内輪軌道を形成すると共に、上記一方の部材の一端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部によりその一端面を抑え付けられたものである、請求項１に記載した車輪支持用転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の懸架装置に対して車輪、特に従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）を回転自在に支持する為の、車輪支持用転がり軸受ユニットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輪支持用転がり軸受ユニットとして、例えば特開２００１−２２１２４３号公報には、図１２〜１３に示す様な構造が記載されている。先ず、このうちの図１２に示した第１例の構造に就いて説明する。車輪を構成するホイール１は、車輪支持用転がり軸受ユニット２により、懸架装置を構成する車軸３の端部に回転自在に支持している。即ち、この車軸３の端部に固定した支持軸４に、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、静止側軌道輪である内輪５、５を外嵌し、ナット６により固定している。一方、上記車輪支持用転がり軸受ユニット２を構成する、回転側軌道輪であるハブ７に上記ホイール１を、複数本のスタッド８、８とナット９、９とにより結合固定している。
【０００３】
上記ハブ７の内周面には、それぞれが回転側軌道面である複列の外輪軌道１０ａ、１０ｂを、外周面には取付フランジ１１を、それぞれ形成している。上記ホイール１は、制動装置を構成する為のドラム１２と共に、上記取付フランジ１１の片側面（図示の例では外側面）に、上記各スタッド８、８とナット９、９とにより、結合固定している。
【０００４】
上記各外輪軌道１０ａ、１０ｂと、上記各内輪５、５の外周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である各内輪軌道１３、１３との間には、玉１４、１４を複数個ずつ、それぞれ保持器１５、１５により保持した状態で転動自在に設けている。構成各部材をこの様に組み合わせる事により、背面組み合わせである複列アンギュラ型の玉軸受を構成し、上記各内輪５、５の周囲に上記ハブ７を、回転自在に、且つ、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在に支持している。尚、上記ハブ７の両端部内周面と、上記各内輪５、５の端部外周面との間には、それぞれシールリング１６ａ、１６ｂを設けて、上記各玉１４、１４を設けた空間と外部空間とを遮断している。更に、上記ハブ７の外端（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で幅方向外側を言う。同じく、幅方向中央側を内と言う。本明細書全体で同じ。）開口部は、シールリング以外の密封部材であるキャップ１７により塞いでいる。
【０００５】
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット２の使用時には、図１２に示す様に、内輪５、５を外嵌固定した支持軸４を車軸３に固定すると共に、ハブ７の取付フランジ１１に、図示しないタイヤを組み合わせたホイール１及びドラム１２を固定する。又、このうちのドラム１２と、上記車軸３の端部に固定のバッキングプレート１８に支持した、図示しないホイルシリンダ及びシューとを組み合わせて、制動用のドラムブレーキを構成する。制動時には、上記ドラム１２の内径側に設けた１対のシューをこのドラム１２の内周面に押し付ける。
【０００６】
次に、図１３に示した従来構造の第２例に就いて説明する。この車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの場合には、静止側軌道輪である外輪１９の内径側に、回転側軌道輪であるハブ７ａを、それぞれが転動体である複数の玉１４、１４により、回転自在に支持している。この為に、上記外輪１９の内周面にそれぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道１０ａ、１０ｂを、上記ハブ７ａの外周面にそれぞれが回転側軌道面である第一、第二の内輪軌道２０、２１を、それぞれ設けている。このハブ７ａは、ハブ本体２２と内輪２３とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体２２の外周面の外端部に車輪を支持する為の取付フランジ１１ａを、同じく中間部に上記第一の内輪軌道２０を、同じく中間部内端寄り部分にこの第一の内輪軌道２０を形成した部分よりも小径である小径段部２４を、それぞれ設けている。そして、この小径段部２４に、外周面に断面円弧状である上記第二の内輪軌道２１を設けた上記内輪２３を外嵌している。更に、上記ハブ本体２２の内端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部２５により上記内輪２３の内端面を抑え付けて、この内輪２３を上記ハブ本体２２に対し固定している。更に上記外輪１９の両端部内周面と、上記ハブ７ａの中間部外周面及び上記内輪２３の内端部外周面との間に、それぞれシールリング１６ｃ、１６ｄを設けて、上記外輪１９の内周面と上記ハブ７ａの外周面との間で上記各玉１４、１４を設けた空間と、外部空間とを遮断している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来構造の場合、玉１４、１４を設置した内部空間の両端開口部にシールリング１６ａ、１６ｂ（又は１６ｃ、１６ｄ）を設置していた為、ハブ７（又は７ａ）の回転に要するトルク（車輪支持用転がり軸受ユニットの回転抵抗）が大きくなる事が避けられない。一方、上記内部空間と外部空間との遮断を行なうのに、この内部空間の一端側をキャップにより塞ぎ、シールリングを軸方向他端側にのみ設ける構造も、例えば特開２００１−２４１４５０号公報に記載されている様に、従来から知られている。
【０００８】
但し、従来の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、シールリングの回転抵抗が必ずしも低くない為、この車輪支持用転がり軸受ユニットの転がり抵抗に就いても十分に低くできなかった。この結果、この車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ車両の、加速性能、燃費性能を中心とする走行性能が悪化する為、近年に於ける省エネルギ化の流れを受けて、改良が望まれている。
【０００９】
シールリング設置部分の抵抗を低減して転がり軸受の回転トルクを低減する構造として従来から、特開平１０−２５２７６２号公報に記載されたものの如きシールリップの締め代を工夫する構造の他、軸受型式、予圧量、各部の形状、接触角や軌道面の曲率半径等の内部設計、グリースの種類、シールリングの形状や材料等を工夫する事が考えられている。但し、これらの要素を互いに関連付けつつ適正に規制して、必要とするシール性能を確保し、且つ、上記回転トルクを低減する設計は面倒であった。この為、より簡便に車輪支持用転がり軸受ユニットの回転トルクを低減できる構造の実現が望まれている。
【００１０】
但し、この回転トルクを低減する場合でも、操縦安定性を確保すべく、車輪の支持剛性を確保する事、転がり軸受ユニットの耐久性を確保すべく、この転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れる構造とする事が必要である。即ち、上記操縦安定性を確保する為には、上記転がり軸受ユニットの剛性を高くして上記支持剛性を確保する必要があるが、単にこの剛性を高くすべく各転動体に付与する予圧を高くすると、これら各転動体の転がり抵抗が増大して、上記回転トルクを低減できない。又、シールリングの摺動抵抗に関しても、単に低くする事のみを考えた場合には、上記転がり軸受ユニットの内部空間への異物進入防止を十分に図れず、上記耐久性を十分に確保できなくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の玉と、密封部材と、シールリングとを備える。
このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。
又、上記各玉は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、ぞれぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられている。
又、上記密封部材は、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とのうちの外径側に位置する軌道輪の軸方向一端開口部の全体を塞ぐ、シールリング以外のものである。
更に、上記シールリングは、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間を、上記密封部材と軸方向反対側で塞ぐ。
そして、上記シールリングは、それぞれが弾性材製である２〜３本のシールリップを有する。
【００１２】
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が、０．４９〜２．９４ｋＮ（５０〜３００kgf ）である。
又、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮ（２００kgf ）である場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルク（転がり抵抗）が、０．１２〜０．２３Ｎ・ｍである。
又、同じく上記アキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数が、０．０９以上である。
更に、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルク（シール抵抗）が、０．０３〜０．２Ｎ・ｍである。
【００１３】
尚、本明細書中に記載する上記剛性係数とは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性Ｒ［ｋＮ・ｍ／deg ］と、この車輪支持用転がり軸受ユニットのラジアル動定格荷重Ｃｒ［Ｎ］との比（Ｒ／Ｃｒ）である。又、この場合に於ける剛性Ｒは、上記車輪支持用転がり軸受ユニットを構成する静止側軌道輪を固定した状態で回転側軌道輪にモーメント荷重を負荷した場合に於ける、上記両軌道輪の傾斜角度で表すもので、例えば、図１４に示す様にして測定する。尚、この図１４は、前述の図１３に示した車輪支持用転がり軸受ユニット２ａの剛性Ｒを測定する状態に就いて示している。
【００１４】
測定作業時には、静止側軌道輪である外輪１９を固定台３８の上面に固定すると共に、回転側軌道輪であるハブ７ａの取付フランジ１１ａに、梃子板３９の基端部（図１４の左端部）を結合固定する。そして、この梃子板３９の上面で、上記ハブ７ａの回転中心から、タイヤの回転半径分の距離Ｌだけ離れた部分に荷重を加えて、上記梃子板３９を介して上記ハブ７ａに、１．５ｋＮ・ｍのモーメント荷重を加える。このモーメント荷重に基づいて上記ハブ７ａが、上記外輪１９に対し傾斜するので、この傾斜角度を、上記固定台３８の上面４０に対する上記取付フランジ１１ａの取付面４１の傾斜角度［deg ］として測定する。そして、上記モーメント荷重（１．５ｋＮ・ｍ）をこの傾斜角度で除する事により、上記剛性Ｒ［ｋＮ・ｍ／deg ］を求める。更に、この剛性Ｒを上記車輪支持用転がり軸受ユニット２ａのラジアル動定格荷重Ｃｒ［Ｎ］で除する事により、前記剛性係数を求める。
【００１５】
【作用】
上述の様に構成する本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、必要とする剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる。
即ち、予圧を付与する為のアキシアル荷重を０．４９ｋＮ以上、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の転がり抵抗を０．１２Ｎ・ｍ以上、同じく剛性係数を０．０９以上とした事に伴い、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を確保して、操縦安定性を良好にできる。
これに対して、上記予圧を付与する為のアキシアル荷重を２．９４ｋＮ以下に、上記転がり抵抗を０．２３Ｎ・ｍ以下に、シールリングの回転抵抗（トルク）を０．２Ｎ・ｍ以下に、それぞれ抑えているので、上記回転トルクの低減を図れる。
【００１６】
尚、上記アキシアル荷重が２．９４ｋＮを越えると、（例えば０．２３Ｎ・ｍ以下と言った様に）上記転がり抵抗を低く抑える事ができなくなって、上記回転トルクを低減できなくなる。これに対して、上記アキシアル荷重が０．４９ｋＮに満たない場合には、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性確保が難しくなって、操縦安定性が低下する。
【００１７】
一方、上記シールリングの回転抵抗を０．０３Ｎ・ｍ以上確保しているので、必要とするシール性能（主として泥水の侵入防止の為の耐泥水性能）を確保できる。
即ち、本発明者の行なった実験の結果、シールリップの数が２本又は３本である限り、このシールリップの形状や材質を含め、シールリングの構造に関係なく、このシールリングの回転抵抗の大小により、シール性能の適否を判定できる事が分かった。同時に、上記シールリングの回転抵抗を０．０３Ｎ・ｍ以上にすれば、必要とするシール性能を得られる事も分かった。
これらにより、予圧を付与する為のアキシアル荷重が、０．４９〜２．９４ｋＮ、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の転がり抵抗が０．１２〜０．２３Ｎ・ｍ、同じく剛性係数が０．０９以上、上記シールリングの回転抵抗が０．０３〜０．２Ｎ・ｍである本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、剛性及び耐久性を確保しつつ、回転トルクを十分に低減できる事が分かる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの構造の４例に就いて説明する。先ず、図１は、その第１例として、前述の図１２に示した構造に改良を加えて、シール性能を確保しつつ回転トルクの低減を行ない易くした構造を示している。この為に本例の場合には、内側の内輪軌道１３ａを、支持軸４ａの中間部外周面に直接形成している。これにより、上記図１２に示した従来構造で考えられた、内側の内輪５と支持軸４との嵌合部を通じての異物侵入をなくせる構造としている。又、上記図１２に示した従来構造に組み込んでいた、外側のシールリング１６ａを省略し、内側のシールリング１６ｂのみとしている。
【００１９】
この様な構造に本発明を適用する場合には、上記支持軸４ａの外端部に螺着したナット６を緊締するトルクを適正に規制する事により、各玉１４、１４に予圧を付与する為のアキシアル荷重を０．４９〜２．９４ｋＮとする。そして、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の、上記支持軸４ａの周囲でハブ７を２００min-1 で回転させる為に要するトルク（転がり抵抗）を０．１２〜０．２３Ｎ・ｍとする。又、これと共に、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数を、０．０９以上とする。更に、上記内側のシールリング１６ｂの回転抵抗（トルク）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。上記各玉１４、１４を設置した空間内への、泥水等の異物侵入防止は、上記シールリング１６ｂと、ハブ７の外端開口部に被着したシールリング以外の密封部材であるキャップ１７とにより防止する。その他の部分の構造は、上記図１２に示した従来構造と同様である。
【００２０】
次に、図２は、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示している。上述した図１に示す構造が、支持軸４ａの外端部に螺着したナット６により内輪５を固定しているのに対して、本例は、支持軸４ｂの外端部を径方向外方に組成変形させて成るかしめ部２５により内輪５の内端面を抑え付けて、この内輪５を上記支持軸４ｂに固定している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、上記かしめ部２５を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は上述した第１例と同様である。
【００２１】
次に、図３は、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第３例を示している。本例は、前述の図１３に示した構造を、本発明を適用可能な構造に変更したものである。この為に本例の場合には、外輪１９の内端開口部をシールリング以外の密封部材であるキャップ１７ａにより塞ぐと共に、この外輪１９の外端部内周面とハブ本体２２の中間部外周面との間をシールリング１６ｃにより塞いでいる。上記外輪１９の内端部内周面と内輪２３の外周面との間のシールリング１６ｄ（図１３）は省略している。そして、上記シールリング１６ｃの回転抵抗を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制している。各玉１４、１４を設置した空間内への、泥水等の異物侵入防止は、上記シールリング１６ｃと上記キャップ１７ａとにより防止している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、かしめ部２５を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は、上述した第１〜２例、並びに上記図１３に示した従来構造と同様である。
【００２２】
次に、図４は、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第４例を示している。本例の場合には、ハブ本体２２ａの内端部に設けた雄ねじ部２６に螺着したナット２７により、このハブ本体２２ａの小径段部２４に外嵌した内輪２３の内端面を抑え付けている。これに合わせて、外輪１９の内端開口部に被着したシールリング以外の密封部材であるキャップ１７ｂの形状を膨らませ、上記雄ねじ部２６及びナット２７との干渉を防止している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、ナット２７を緊締するトルクにより調節する。その他の構成は、上述した第２例の場合と同様である。
【００２３】
次に、本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の７例に就いて、図５〜１１により説明する。このうち、図５〜９に示した５例は、前記図１〜２に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第１〜２例で、内側のシールリング１６ｂとして利用可能な構造を示している。
先ず、図５に示した第１例は、ハブ７（図１〜２）の内端部に内嵌固定する外径側シールリング２８と、支持軸４ａ（図１）、４ｂ（図２）の内端寄り部分に外嵌固定する内径側シールリング２９とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、内径側に２本、外径側に１本の、合計３本のシールリップを備える。この様な構造の場合、従来は上記外径側、内径側両シールリング２８、２９同士の相対回転に要するトルク（回転抵抗）が０．２２Ｎ・ｍ以上であった。これに対して、本例の構造を本発明に適用する場合には、上記３本のシールリップの先端縁と相手面（芯金の表面）との摩擦に基づく、上記外径側、内径側両シールリング２８、２９同士の相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２４】
次に、図６に示した第２例は、ハブ７（図１〜２）の内端部に内嵌固定するシールリング３０と、支持軸４ａ（図１）、４ｂ（図２）の内端寄り部分に外嵌固定するスリンガ３１とを組み合わせた組み合わせシールリングであり、上記シールリング３０に３本のシールリップを備える。本例の場合、これら３本のシールリップの先端縁と上記スリンガ３１の表面との摩擦に基づく、上記シールリング３０とスリンガ３１との相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２５】
次に、図７に示した第３例は、ハブ７（図１〜２）の内端部に内嵌固定するシールリング３０ａを構成する２本のシールリップ３２ａ、３２ｂのうちの内側のシールリップ３２ａを、ガータスプリング３３により、支持軸４ａ（図１）、４ｂ（図２）の内端寄り部分の外周面に摺接させる構造としている。本例の場合、上記２本のシールリップ３２ａ、３２ｂの先端縁と上記支持軸４ａ、４ｂの内端寄り部分の外周面との摩擦に基づく、上記シールリング３０ａと支持軸４ａ、４ｂとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２６】
次に、図８に示した第４例は、ハブ７（図１〜２）の内端部内周面に係止するシールリング３４ａと、支持軸４ａ（図１）、４ｂ（図２）の内端寄り部分の外周面に係止するシールリング３４ｂとを組み合わせた組み合わせシールリングである。本例の場合、ハブ７側に係止するシールリング３４ａに２本、支持軸４ａ、４ｂ側に係止するシールリング３４ｂに１本の、合計３本のシールリップを備える。この様な本例の場合、これら３本のシールリップの先端縁と相手面（ハブ７の内周面、支持軸４ａ、４ｂの外周面、芯金の表面）との摩擦に基づく、ハブ７と支持軸４ａ、４ｂとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２７】
次に、図９は、ハブ７（図１〜２）の内端部に内嵌するシールリング３５に設けた２本のシールリップの先端縁を、支持軸４ａ（図１）、４ｂ（図２）の内端寄り部分の外周面に摺接させるものである。この様な本例の場合、上記２本のシールリップの先端縁と上記支持軸４ａ、４ｂの内端部外周面との摩擦に基づく、上記シールリング３５と支持軸４ａとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２８】
次に、図１０〜１１に示した２例は、前記図３〜４に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第３〜４例で、外輪１９の外端部内周面とハブ本体２２、２２ａの中間部外周面との間に設けるシールリングとして利用可能な構造を示している。  先ず、図１０に示した第１例のシールリング３６は、上記外輪１９（図３〜４）の外端部に内嵌固定自在な芯金に３本のシールリップを設けたもので、これら各シールリップの先端縁を、取付フランジ１１ａ（図３〜４）の内側面、或はこの内側面と上記ハブ本体２２、２２ａ（図３〜４）の外周面とを連続させる曲面部に摺接自在としている。この様な本例の場合、上記３本のシールリップの先端縁と上記ハブ本体２２、２２ａの表面との摩擦に基づく、上記シールリング３６とハブ本体２２、２２ａとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００２９】
次に、図１１に示した第２例の場合には、シールリング３６ａに設けた３本のシールリップのうちの中間のシールリップ３７を、ガータスプリング３３ａにより、ハブ本体２２、２２ａ（図３〜４）の中間部外周面に押し付ける様にしている。この様な本例の場合も、３本のシールリップの先端縁と上記ハブ本体２２、２２ａの表面との摩擦に基づく、上記シールリング３６ａとハブ本体２２、２２ａとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果に就いて説明する。第一の実験では、図５〜１１に示した７種類のシールリングに就いて、シールリング単体での回転抵抗（シールトルク）とシール性能との関係を求めた。シールトルクの調節は、シールリップの締め代（弾性変形量）の調整、弾性材の変更、相手面との接触状態の調整により行なった。そして、上記７種類のシールリングのそれぞれに就いて、シールトルクが０〜０．２２Ｎ・ｍまでのものを６種類ずつ製作した。そして、各シールリングを、図１又は図３に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込んで、泥水浸入試験に供した。車輪支持用転がり軸受ユニットの潤滑は、粘度が１０〜１４ｃＳｔ（１０×１０-6〜１４×１０-6ｍ2 ／ｓ）のグリースを封入する事により行ない、２０℃の環境下で、ハブ７、７ａを２００min-1 で回転させた。
【００３１】
この様な条件で行なった実験の結果を次の表１に示す。
【表１】
2005299684.tif 000003
尚、この表１中、「×」印はグリースを封入した内部空間に多量の泥水が浸入した事を、「△」印は少量の泥水が浸入した事を、「○」印は泥水の浸入が観測されなかった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果から、シールトルクが０．０３Ｎ・ｍ以上であれば、何れの構造のシールリングの場合でも、泥水の浸入を阻止できる事が分かる。
【００３２】
次に、シールトルク（回転抵抗）、予圧付与の為のアキシアル荷重、転がり抵抗、剛性係数が、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に、図４に示した車輪支持用転がり軸受ユニットに図１０に示したシールリング３６を組み込んで行なった、第二〜第五の実験に就いて、表２〜５を参照しつつ説明する。尚、以下に示す表２〜５中、「×」印は何らかの面で実用上問題が生じた事を、「△」印は何らかの面で若干の問題が生じた事を、「○」印は何れの面からも問題が生じなかった事を、それぞれ表している。尚、第二〜第五の実験は、同じ条件で３回ずつ行なった。
【００３３】
先ず、表２は、上記シールトルクが、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性に及ぼす影響を知る為に行なった、第二の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、回転速度２００min-1 で行なった。
【表２】
2005299684.tif 000004
【００３４】
この表２に示した第二の実験の結果、上記シールトルクが０．０３〜０．２０Ｎ・ｍの範囲にあれば、転がり軸受ユニット全体の回転トルク、耐久性の何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記シールトルクが０．０１Ｎ・ｍ及び０．０２Ｎ・ｍの場合には、玉１４、１４を設置した内部空間への異物進入を十分に防止できず、耐久性確保の面で問題を生じた。これに対して、上記シールトルクが０．２２Ｎ・ｍ及び０．２５Ｎ・ｍの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００３５】
次に、表３は、前記アキシアル荷重（予圧）が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第三の実験の結果に就いて示している。
【表３】
2005299684.tif 000005
【００３６】
この表３に示した第三の実験の結果、上記アキシアル荷重が０．４９〜２．９４ｋＮであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記アキシアル荷重が０．２９４ｋＮ及び０．３９２ｋＮの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記アキシアル荷重が３．４３ｋＮ及び３．９２ｋＮの場合には、転がり抵抗が高くなって、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００３７】
次に、表４は、前記転がり抵抗が、転がり軸受ユニットの剛性及び全体の回転トルクに及ぼす影響を知る為に行なった、第四の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重（予圧）を１．９６ｋＮ（２００kgf ）付与すると共に、回転速度２００min-1 で行なった。
【表４】
2005299684.tif 000006
【００３８】
この表４に示した第四の実験の結果、上記転がり抵抗が０．１２〜０．２３Ｎ・ｍであれば、操縦安定性、転がり軸受ユニット全体の回転トルクの何れの面からも満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記転がり抵抗が０．１Ｎ・ｍ及び０．１１Ｎ・ｍの場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。これに対して、上記転がり抵抗が０．２４Ｎ・ｍ及び０．２５Ｎ・ｍの場合には、転がり軸受ユニット全体の回転トルクを十分に低く抑える事ができなかった。
【００３９】
更に、表５は、前記剛性係数が、転がり軸受ユニットの剛性に及ぼす影響を知る為に行なった、第五の実験の結果に就いて示している。尚、この実験は、アキシアル荷重を１．９６ｋＮ付与した状態で行なった。
【表５】
2005299684.tif 000007
【００４０】
この表５に示した第五の実験の結果、上記剛性係数が０．０９以上であれば、操縦安定性に関して満足できる性能を得られる事が分かった。これに対して、上記剛性係数が０．０７、０．０８の場合には、上記転がり軸受ユニットの剛性が低く、十分な操縦安定性を確保できなかった。
【００４１】
更に、次の表６は、前記シールトルクと前記転がり抵抗とが、転がり軸受ユニット全体としての回転トルクに及ぼす影響に就いて知る為に行なった実験の結果を示している。尚、この実験は、アキシアル荷重（予圧）を１．９６ｋＮ（２００kgf ）付与すると共に、回転速度２００min-1 で行なった。
【表６】
2005299684.tif 000008
尚、この表６中、「×」印は全体としての回転トルクが大きかった事を、「△」印はやや大きかった事を、「○」印は小さかった事を、それぞれ表している。この様な表６から明らかな通り、シールトルクを０．２Ｎ・ｍ以下、転がり抵抗を０．２３Ｎ・ｍ以下に抑えた本発明は、全体としての回転トルクを０．４３Ｎ・ｍ以下と、低く抑える事ができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、操縦安定性及び耐久性を確保しつつ、車輪と共に回転するハブの回転トルクを低減して、加速性能、燃費性能を中心とする車両の走行性能の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となる構造の第１例を示す断面図。
【図２】同第２例を示す断面図。
【図３】同第３例を示す半部断面図。
【図４】同第４例を示す半部断面図。
【図５】本発明に適用し得るシールリングの具体的構造の第１例を示す部分断面図。
【図６】同第２例を示す部分断面図。
【図７】同第３例を示す部分断面図。
【図８】同第４例を示す部分断面図。
【図９】同第５例を示す部分断面図。
【図１０】同第６例を示す部分断面図。
【図１１】同第７例を示す部分断面図。
【図１２】従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を、懸架装置への組み付け状態で示す断面図。
【図１３】同第２例を示す断面図。
【図１４】車輪支持用転がり軸受ユニットの剛性を測定する状態を示す断面図。
【符号の説明】
１    ホイール
２、２ａ  車輪支持用転がり軸受ユニット
３    車軸
４、４ａ、４ｂ  支持軸
５    内輪
６    ナット
７、７ａ  ハブ
８    スタッド
９    ナット
１０ａ、１０ｂ  外輪軌道
１１、１１ａ  取付フランジ
１２    ドラム
１３、１３ａ  内輪軌道
１４    玉
１５    保持器
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  シールリング
１７、１７ａ、１７ｂ  キャップ
１８    バッキングプレート
１９    外輪
２０    第一の内輪軌道
２１    第二の内輪軌道
２２、２２ａ  ハブ本体
２３    内輪
２４    小径段部
２５    かしめ部
２６    雄ねじ部
２７    ナット
２８    外径側シールリング
２９    内径側シールリング
３０、３０ａ  シールリング
３１    スリンガ
３２ａ、３２ｂ  シールリップ
３３、３３ａ  ガータスプリング
３４ａ、３４ｂ  シールリング
３５    シールリング
３６、３６ａ  シールリング
３７    シールリップ
３８    固定台
３９    梃子板
４０    上面
４１    取付面
【図１】
2005299684.tif 000009
【図２】
2005299684.tif 000010
【図３】
2005299684.tif 000011
【図４】
2005299684.tif 000012
【図５】
2005299684.tif 000013
【図６】
2005299684.tif 000014
【図７】
2005299684.tif 000015
【図８】
2005299684.tif 000016
【図９】
2005299684.tif 000017
【図１０】
2005299684.tif 000018
【図１１】
2005299684.tif 000019
【図１２】
2005299684.tif 000020
【図１３】
2005299684.tif 000021
【図１４】
2005299684.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成14年8月28日(2002.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用状態で懸架装置に支持固定される静止側軌道輪と、使用状態で車輪を支持固定する回転側軌道輪と、これら静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、それぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられた複数個の玉と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とのうちの外径側に位置する軌道輪の軸方向一端開口部の全体を塞ぐシールリング以外の密封部材と、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の端部開口を、上記密封部材と軸方向反対側で塞ぐシールリングとを備え、このシールリングは、それぞれが弾性材製である２〜３本のシールリップを有するものである車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、上記各玉に予圧を付与する為のアキシアル荷重が０．４９〜２．９４ｋＮであり、このアキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の、上記各玉の転がり抵抗に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルクが０．１２〜０．２３Ｎ・ｍであり、同じく上記アキシアル荷重が１．９６ｋＮである場合の剛性係数が０．０９以上であり、上記各シールリップと相手面との摩擦に基づく、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とを２００min-1 で相対回転させる為に要するトルクが０．０３〜０．２Ｎ・ｍである事を特徴とする車輪支持用転がり軸受ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
但し、この回転トルクを低減する場合でも、操縦安定性を確保すべく、車輪の支持剛性を確保する事、転がり軸受ユニットの耐久性を確保すべく、この転がり軸受ユニットの内部空間への異物侵入防止を十分に図れる構造とする事が必要である。即ち、上記操縦安定性を確保する為には、上記転がり軸受ユニットの剛性を高くして上記支持剛性を確保する必要があるが、単にこの剛性を高くすべく各転動体に付与する予圧を高くすると、これら各転動体の転がり抵抗が増大して、上記回転トルクを低減できない。又、シールリングの摺動抵抗に関しても、単に低くする事のみを考えた場合には、上記転がり軸受ユニットの内部空間への異物侵入防止を十分に図れず、上記耐久性を十分に確保できなくなる。
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述した従来から知られている車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、静止側軌道輪と、回転側軌道輪と、複数個の玉と、密封部材と、シールリングとを備える。
このうちの静止側軌道輪は、使用状態で懸架装置に支持固定される。
又、上記回転側軌道輪は、使用状態で車輪を支持固定する。
又、上記各玉は、上記静止側軌道輪と回転側軌道輪との互いに対向する周面に存在する、ぞれぞれが断面円弧形である静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられている。
又、上記密封部材は、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪とのうちの外径側に位置する軌道輪の軸方向一端開口部の全体を塞ぐ、シールリング以外のものである。
更に、上記シールリングは、上記静止側軌道輪と上記回転側軌道輪との互いに対向する周面同士の間で上記各玉を設置した空間の端部開口を、上記密封部材と軸方向反対側で塞ぐ。
そして、上記シールリングは、それぞれが弾性材製である２〜３本のシールリップを有する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
次に、図２は、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示している。上述した図１に示す構造が、支持軸４ａの外端部に螺着したナット６により内輪５を固定しているのに対して、本例は、支持軸４ｂの外端部を径方向外方に塑性変形させて成るかしめ部２５により内輪５の外端面を抑え付けて、この内輪５を上記支持軸４ｂに固定している。予圧付与の為のアキシアル荷重は、上記かしめ部２５を加工する際の荷重により調節する。その他の部分の構造は上述した第１例と同様である。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に、図１０〜１１に示した２例は、前記図３〜４に示した車輪支持用転がり軸受ユニットの第３〜４例で、外輪１９（図３〜４）の外端部内周面とハブ本体２２（図３）、２２ａ（図４）の中間部外周面との間に設けるシールリングとして利用可能な構造を示している。  先ず、図１０に示した第１例のシールリング３６は、上記外輪１９の外端部に内嵌固定自在な芯金に３本のシールリップを設けたもので、これら各シールリップの先端縁を、取付フランジ１１ａ（図３〜４）の内側面、或はこの内側面と上記ハブ本体２２、２２ａの外周面とを連続させる曲面部に摺接自在としている。この様な本例の場合、上記３本のシールリップの先端縁と上記ハブ本体２２、２２ａの表面との摩擦に基づく、上記シールリング３６とハブ本体２２、２２ａとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
次に、図１１に示した第２例の場合には、シールリング３６ａに設けた３本のシールリップのうちの中間のシールリップ３７を、ガータスプリング３３ａにより、ハブ本体２２（図３）、２２ａ（図４）の中間部外周面に押し付ける様にしている。この様な本例の場合も、３本のシールリップの先端縁と上記ハブ本体２２、２２ａの表面との摩擦に基づく、上記シールリング３６ａとハブ本体２２、２２ａとの相対回転に要するトルク（回転抵抗）を、０．０３〜０．２Ｎ・ｍの範囲に規制する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
この様な条件で行なった実験の結果を次の表１に示す。
【表１】
2005299684.tif 000023
尚、この表１中、「×」印はグリースを封入した内部空間に多量の泥水が浸入した事を、「△」印は少量の泥水が浸入した事を、「○」印は泥水の浸入が観測されなかった事を、それぞれ表している。この様な実験の結果から、シールトルクが０．０３Ｎ・ｍ以上であれば、何れの構造のシールリングの場合でも、泥水の浸入を阻止できる事が分かる。